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什么是激光加工

更新时间:2/9/2012 11:15:17 AM  来源:hanzlaser  编辑:hanzlaser  浏览数:

用激光束对材料进行各种加工,如打孔、切割、划片、焊接、热处理等。激光加工有许多优点:①激光功率密度大,工件吸收激光后温度迅速升高而熔化或汽化,即使熔点高、硬度大和质脆的材料(如陶瓷、金刚石等)也可用激光加工;②激光头与工件不接触,不存在加工工具磨损问题;③工件不受应力,不易污染;④可以对运动的工件或密封在玻璃壳内的材料加工;⑤激光束的发散角可小于1毫弧,光斑直径可小到微米量级,作用时间可以短到纳秒和皮秒,同时,大功率激光器的连续输出功率又可达千瓦至十千瓦量级,因而激光既适于精密微细加工,又适于大型材料加工;⑥激光束容易控制,易于与精密机械、精密测量技术和电子计算机相结合,实现加工的高度自动化和达到很高的加工精度;⑦在恶劣环境或其他人难以接近的地方,可用机器人进行激光加工。

   激光打孔 采用脉冲激光器可进行打孔,脉冲宽度为0.1~1毫秒,特别适于打微孔和异形孔,孔径约为0.005~1毫米。激光打孔已广泛用于钟表和仪表的宝石轴承、金刚石拉丝模、化纤喷丝头等工件的加工。

   激光切割、划片与刻字 在造船、汽车制造等工业中,常使用百瓦至万瓦级的连续CO□激光器对大工件进行切割,既能保证精确的空间曲线形状,又有较高的加工效率。对小工件的切割常用中、小功率固体激光器或CO□激光器。在微电子学中,常用激光切划硅片或切窄缝,速度快、热影响区小。用激光可对流水线上的工件刻字或打标记,并不影响流水线的速度,刻划出的字符可永久保持。

   激光微调 采用中、小功率激光器除去电子元器件上的部分材料,以达到改变电参数(如电阻值、电容量和谐振频率等)的目的。激光微调精度高、速度快,适于大规模生产。利用类似原理可以修复有缺陷的集成电路的掩模,修补集成电路存储器以提高成品率,还可以对陀螺进行精确的动平衡调节。

    图3 经激光微调的电阻样品

   激光焊接 激光焊接强度高、热变形小、密封性好,可以焊接尺寸和性质悬殊,以及熔点很高(如陶瓷)和易氧化的材料。激光焊接的心脏起搏器,其密封性好、寿命长,而且体积小。

   激光热处理 用激光照射材料,选择适当的波长和控制照射时间、功率密度,可使材料表面熔化和再结晶,达到淬火或退火的目的。激光热处理的优点是可以控制热处理的深度,可以选择和控制热处理部位,工件变形小,可处理形状复杂的零件和部件,可对盲孔和深孔的内壁进行处理。例如,气缸活塞经激光热处理后可延长寿命;用激光热处理可恢复离子轰击所引起损伤的硅材料。

   激光加工的应用范围还在不断扩大,如用激光制造大规模集成电路,不用抗蚀剂,工序简单,并能进行0.5微米以下图案的高精度蚀刻加工,从而大大增加集成度。此外,激光蒸发、激光区域熔化和激光沉积等新工艺也在发展中。

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